Модель гибридной спутниково-инерциальной навигационной системы неполной структуры

Представлена и исследована математическая модель гибридной навигационной системы (ГНС), состоящая из трехкомпонентного блока линейных ньютонометров, физически моделирующих векторный измеритель сил негравитационной природы, и бортовых приемников ГЛОНАСС, позиционирующих подвижный объект в эллипсоидальной системе координат. Отсутствие блока гироскопических датчиков угловых скоростей, традиционных для классических схем метода инерциальной навигации, и наличие не более двух бортовых устройств спутникового позиционирования (приемников) позволяет характеризовать рассматриваемую ГНС как систему неполной структуры. В качестве базового элемента математической модели задачи оценки линейных и угловых параметров движения объекта использована разработанная процедура многократного численного дифференцирования темпоральных данных спутникового позиционирования бортовых приемников ГЛОНАСС, устойчиво функционирующая независимо от шага дискретизации задачи по времени. Разработанная ГНС позволяет качественно оценивать траекторные параметры — местоположение, скорости, ускорения, рывки и силы, обусловливающие траекторию, а также (при двухпозиционном приеме) и параметры пространственной ориентации объекта — углы Эйлера—Крылова и их производные. Приведены результаты вычислительного эксперимента. Область применения результатов исследования — численно-аналитическое планирование траекторий, определение параметров движения и управление подвижными объектами различного назначения и базирования.

1. Ишлинский А. Ю. Классическая механика и силы инерции. М.: Едиториал УРСС, 2018. 320 с.

2. Андреев В. Д. Теория инерциальной навигации. Корректируемые системы. М.: Наука, 1967. 648 с.

3. Перов А. И., Харисов В. Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. М.: Радиотехника, 2010. 800 с.

4. Groves P. Challenges of Integrated Navigation // Proceedings of the 31st International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation. Miami. 2018. P. 3237—3264.5.

5. Mahboub D., Mohammadi A. A Constrained Total Extended Kalman Filter for Integrated Navigation // The Journal of Navigation. 2018, vol. 71 (4). P. 971—988.

6. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ. М.: Мир, 1989. 656 с.

7. Осипов Ю. С., Кряжемский А. В. Задачи динамического обращения // Вестник РАН. 2006. Т. 76. С. 615—624.

8. Девятисильный А. С. Нейроморфное расширение бортовых функций ГЛОНАСС для подвижной технологической платформы // Журнал технической физики. 2015. Т. 85. № . 10. С. 5—8

9. Девятисильный А. С., Шурыгин А. В., Стоценко А. К. Аналитическое конструирование и численное исследование моделей определения движения на данных ГЛОНАСС // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18. № 11. С. 782—787.